한국전력이 탄소중립을 위해 암모니아 혼소, 수소 혼소 등 무탄소발전기술 상용화를 주도하기로 했다. 화석연료 발전소의 암모니아 혼소기술, 수소 혼소기술 실증설비를 구축해 가동 중인 발전소의 탄소배출 감소를 추진하는 것이다.

이를 위해 한전 산하 전력연구원은 석탄화력, 액화천연가스(LNG)복합발전별 혼소 운전가이드를 개발한다.

■발전5사·민간8사 공동연구 나서

15일 업계에 따르면 한전은 무탄소발전기술 상용화를 위해 암모니아 혼소, 수소 혼소 발전기술 개발을 적극 추진하기로 했다. 이를 위해 한전 전력연구원은 기존 화석연료 기반 주력 발전설비인 미분탄보일러, 유동층보일러, 가스터빈 실증으로 무탄소 발전기술 상용화에 나섰다. 이중 2가지 연구과제를 설비제작사, 운영사, 무탄소 연료 공급사, 국내 연구기관과 협력과제로 공동연구를 수행하고 있다. 무탄소 친환경 암모니아 발전기술 개발은 30개월, 가스터빈 수소혼소 한계평가 및 연소최적화 기술개발은 36개월이 소요된다.

한전은 무탄소 암모니아 발전기술 개발 과제협약을 지난 1월 체결하고 친환경 사업을 확대하고 있다.

발전5사와 민간8사(두산중공업, 현대중공업파워시스템, 포항산업과학연구원, 롯데정밀화학, SK가스, TENEX KOREA, GS동해전력, 삼척블루파워)는 암모니아 혼소발전 기술 개발과 조기 실증을 달성하기 위해 공동연구 기획에 나선다.

전력연구원은 석탄화력, 액화천연가스(LNG)복합발전별 암모니아 혼소 실증시험과 연소·환경 영향평가로 혼소 운전가이드를 개발한다. 발전5사는 실증 대상 발전소 설계자료·실증 방안을 검토한다. 민간8사는 암모니아 혼소에 따른 보일러 설비영향 평가, 암모니아 혼소 발전설비 구축안, 암모니아 공급망 구축안, 안전규정 정립 등을 2024년 7월까지 도출할 계획이다.

이후 한국전력은 상용발전소 4곳 대상 연료공급 인프라를 구축해 2027년까지 기술실증을 완료할 계획이다. 2030년까지 24개 발전소 대상 암모니아 혼소기술을 상용화해 연간 2000만t의 온실가스를 감축할 예정이다.

■가스터빈 수소혼소 실증설비 7월 준공

가스터빈 수소혼소 한계평가 기술 대상 실증설비는 올해 7월 준공예정이다. 한전은 남부발전, 중부발전, 서부발전, 동서발전과 공동으로 운영중인 F급 가스터빈(150MW급)을 주요 하드웨어 변경없이 운영기술에 기반해 수소 혼소 가능성(15%수준 목표)을 평가하는 연구과제를 지난해 7월부터 수행하고 있다.

이 연구과제에서 수소 혼소 시 발전용 가스터빈에 미치는 영향을 정밀하게 분석하기 위해 메이저 제작사의 실제 연소기 연소성능(효율, 배기, 불안정성 등) 실증설비를 2022년 7월에 한전 전력연구원에 준공할 예정이다. 이 설비를 기반으로 국내에 설치된 주요 제작사의 가스터빈을 대상으로 하드웨어 변경 없이 혼소 가능한 수소의 비율을 정하고, 국내 실증 발전소를 선정해 상용화를 지원할 계획이다.

이는 정부의 적극적인 친환경 발전정책에 따른 것이다. 정부는 화석연료 기반 화력발전의 온실가스 감축을 위해 2019년 1월 '수소경제활성화로드맵'을 발표하고, 수소기반 수송·발전분야 투자를 진행하고 있다. 2021년 11월 발족된 '수소·암모니아발전 실증 추진단'은 수소(H2)와 암모니아(NH3) 기준 실증·상용화 계획까지 수립했다.

전환(발전)부문 수소는 청정성에 기반해 발전용 가스터빈(내연기관) 연료로 활용하는 기술을 연구하고 있다. 하지만 수소의 높은 생산비용, 저장·장거리 수송의 단점극복을 위해 암모니아를 기존 석탄화력에 적용하는 기술이 재조명받고 있다.

한전은 "발전분야 탄소중립의 핵심기관으로 에너지분야 산·학·연 주요기관들과 연대해 무탄소발전기술 실증과 상용화를 주도할 것"이라며 "국가 에너지정책 적기 시행과 관련 산업 육성을 위한 비즈니스모델 개발, 핵심 기술력 확보, 경쟁력 있는 중소기업들과의 협력을 통한 해외 진출 등에 나설 것"이라고 강조했다.